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2017-09-10 日本拂曉號太空船發現金星大氣赤道噴流

 
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lides showing two-hourly 2.26-μm radiance obtained by the IR2 camera onboard Akatsuki on July 11-12, 2016.  ©PLANET-C Project Team  透過日本的拂曉號(Akatsuki)金星氣候軌道衛星觀測資料,科學家在金星的低層到中層大氣裡發現一道赤道噴流,或許可用來解釋金星的超自轉(superrotation)現象。

  金星自轉方向和地球相反,由東向西,而且角速度超慢,每自轉一週約需時243地球日。這顆行星的大氣自轉方向和行星本體相同,但角速度卻很快,故稱為「超自轉」。金星大氣被一層非常濃密的雲層覆蓋,雲層高度約從45公里延伸到70公里高。超自轉現象最極端的地方就恰好在這層濃密雲層的雲頂,自轉速度是行星本身的60倍左右。然而,科學家一直不清楚造成這個特異現象的原因。

  拂曉號是日本宇宙航空研究開發機構(Japan Aerospace Exploration Agency,JAXA)於2010年發射升空的探測器,旨在探索金星大氣的奧秘。金星低層雲無法透過可見光波段進行觀察,但拂曉號的近紅外相機IR2卻能成功追蹤雲層的運動,尤其是45至60公里高的濃厚雲層;這是因為當拂曉號觀測來自低層雲熱輻射的紅外光,而中高層的雲層則會被這些紅外光襯托得顯現出剪影,所以可以追蹤這些雲層的運動。右上影像是IR2相機2.26微米波段在2小時內的輻射變化狀況,愈亮的區域代表輻射量愈低,相當於雲層愈厚。(©PLANET-C Project Team)

  歐洲太空總署(European Space Agency,ESA)的金星特快車號(Venus Express)和美國航太總署(U.S. National Aeronautics and Space Administration,NASA)的伽利略號(Galileo)太空船,先前都曾做過類似的觀測,但僅限於低緯度地區。從這些觀測資料,科學家推測中低層雲的水平風速還算均勻,只有很微小的暫時性變動。

Westward wind speed obtained from the IR2 observations on July 11-12, 2016. ©PLANET-C Project Team  日本北海道大學(Hokkaido University)Takeshi Horinouchi等人分析拂曉號在2016年3月至8月的資料,採用他們新開發出的一種雲層追蹤法,從拂曉號的資料推算水平方向的風的分布狀況。

  結果,其中2016年7月的影像所得風速分析結果,他們發現有一道赤道噴流,且至少持續存在2個月以上。與該年3月的觀測資料相比,在相同緯度區域的風速相當慢,並沒有噴流的存在。這項發現首度顯示出金星赤道地區的風速能明顯提高至能形成噴流的程度,這種現象不僅在金星的中低層雲層內從未觀測到過,也不曾在常被研究的高層大氣中觀測到。

  Takeshi Horinouchi表示:這個研究發現金星中低層大氣風速的時間和空間的變化率比先前認為的還要大很多。雖然目前還不清楚這個赤道噴流為何會出現,但至少能把它出現的可能機制限縮在某些與超自轉相關的各種理論範圍內。所以,這些科學家下一步的工作就是繼續深入研究拂曉號資料,釐清赤道噴流出現機制,尋找與超自轉理論有關的線索。

資料來源:https://www.global.hokudai.ac.jp/blog/equatorial-jet-in-venusian-atmosphere-discovered-by-akatsuki/, 2017.09.01, KLC 

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